CN103164230B - 一种基于新特征模型的需求建模及模型转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于新特征模型的需求建模及模型转换方法，新特征模型通过添加“服务层”来扩展能力特征的层次结构以及增加了四个层次结构的质量特征建模；通过引入“可选集”将特征模型的5种情况简化为两种情况；其次，本发明依据新特征模型设计了需求建模流程，并依据转换规则将特征图转换为UML类图和UML用例图。基于新特征模型的需求建模方法极大地促进了软件需求资产的复用性并提高了软件的生产效率和质量；模型转换方法衔接了基于特征模型的需求建模方法和UML图建模方法。

Description

一种基于新特征模型的需求建模及模型转换方法

技术领域

本发明涉及需求工程技术领域，具体涉及一种基于新特征模型进行需求建模和模型转换的应用。

背景技术

近年来，随着面向特征的领域分析技术（即FODA）的发展和进步，基于特征模型的需求建模方法被越来越多的需求工程研究者所接受，并被广泛应用于软件需求分析和建档。基于特征模型的需求建模方法将特征作为捕获领域需求的基本单元，特征模型作为组织领域需求的方式。特征模型反映了整个领域的软件需求，其能够有效地从用户需求中捕获一组相对稳定的能力特征及其关系，并显示领域需求建模的共性和变化性。依据特征模型可以定制面向单个软件产品的需求模型，从而实现领域需求建模的复用受益。

特征模型是一个层次化的树状组织，捕获了待建系统的能力特征及其约束部分，如图1所示。能力特征是指应用系统所具有的软件功能，刻画了用户处理事务的能力，包括功能层、操作层、表示层。功能层的功能特征描述了待建系统应该具备的基本功能，即待建系统能做什么。操作层的操作特征描述了待建系统的功能涉及的相关操作，即待建系统的操作行为如何。表示层的表示特征描述了待建系统的操作行为涉及的相关信息，即待建系统操作的内容或对象。

约束部分描述了特征和特征之间的影响和语义约束，包括必选、可选、多选一、组成关系、依赖关系、互斥关系。必选指一个特征存在于领域内每一个应用系统中。可选指一个特征只存在于部分应用系统中。多选一指不同应用系统对一般性特征的不同具体化处理。多选一要求必须选择且只能选择同一属性下的一个具体化特征。组成关系描述了能力特征的三个抽象层次之间的关系——上层特征在粒度上包含下层特征。互斥关系指同一层次的一组特征M1…Mn，由于语义或逻辑上的矛盾而不能同时出现。依赖指如果特征A是特征B实现的前提或基础，则称特征B依赖于特征A。

然而，特征模型却存在这些缺陷：功能特征非常抽象，不支持质量特征建模，特征模型的5种情况存在歧义。

1.功能特征非常抽象。功能层的功能特征描述了待建系统应该具备的基本功能，但是在需求工程的开始阶段，需求工程参与者描述的功能特征往往很抽象，通常还可以分解为更详细的功能特征。

2.不支持质量特征建模。质量特征描述了待建系统所应满足的性能要求或其他的约束条件。在需求工程中，能力特征决定了待建系统所具有的应用价值。质量特征则刻画了待建系统的质量属性，决定了待建系统所具有的应用价值能否实现。

3.特征模型的5种情况存在歧义。特征模型通过必选、可选和多选一来标识领域的共性和变性。这三种标识的组合存在5种情况，如图2所示，其中（3）、（4）、（5）存在歧义。如图2中的（4），B是可选特征，C、D是强制特征，但是A下面的弧线意味着B、C、D是多选一特征，B、C、D的多选一性质与B的强制性质和C、D的可选性质矛盾。同理，可以说明（3）、（5）存在歧义。

发明内容

本发明的目的在于克服特征模型中存在的缺陷，并提供一种基于新特征模型的需求建模和模型转换方法，以解决面向复用的软件需求建模以及面向特征思想过渡到UML图的问题。

为实现上述目的，本发明对特征模型进行了改进，并依据新特征模型设计了需求建模流程，最后将需求建模成果转换为UML类图和UML用例图，具体采用的技术方案如下：

一种具备新特征的模型，具有用于建模的特征模型，所述特征模型包括：

能力特征，所述能力特征包括功能层、操作层、表示层以及服务层，其中服务层位于所述功能层、操作层和表示层之上，所述服务层的服务特征由功能特征组成，用于表示待建系统所具备的抽象功能；

质量特征，所述质量特征包括四个层次结构，分别为NFR目标、NFR水平、实施、关系以及环境状况，其中NFR目标为应用系统所应满足的非功能性需求；NFR水平指单个实施在整个领域内所属的水准，反映了需求工程参与者对所述NFR目标的满意度；实施为待建系统对NFR目标的具体衡量；关系指所述实施之间存在的冲突关系；环境状况为所述实施所依赖的具体环境；

所述能力特征和所述质量特征用于向用户获取文本类型的特征建模；

特征图转换模块，用于将所述文本类型的特征建模转换成特征图。

作为一种优选的方案，所述服务层中设有特征主体，所述特征主体用于引导需求工程参与者描述待建系统的大概轮廓。

作为一种优选的方案，所述特征模型的上下层结构间设有可选集，用于向用户提供选择特征时的一选零、一选一、多选零、多选一和多选多。

需要说明的是，本发明的特征模型建立过程中只保留“必选”和“可选”而去掉“多选一”标识以解决特征模型中存在的歧义问题，所述可选集是指在上层父特征和下层子特征之间标明子特征可选择的个数，它只能用来表达可选特征的可选个数。

进一步地说，具体改进步骤和规则如下：

第一步，去掉多选一特征的标识；

第二步，如果特征是可选性质，就保持可选特征的标识不变；如果特征是必选性质，就将强制特征的标识改为可选特征的标识；

第三步，在上层特征与下层特征之间添加一个可选集，然后在可选集里标明m..n（0<=m<=n），最后连线父特征与可选集、可选集与可选特征。m..n表示在上层父特征下，可以任选m到n个下层子特征。

通过上述改进后的特征模型只有2种情况：1、强制特征；2、添加了可选集的可选特征。

作为一种优选的方案，所述特征模型还包括模型转换模块，所述模块可将所述特征图转换为UML类图和UML用例图。

利用具备新特征的模型建模方法，包括以下步骤：

（1）用户选取领域内一组具有代表性的系统；

（2）填写特征表格，得到文本类型的特征建模；

（3）将获得的文本类型的特征建模转化为直观的特征图。

需要说明的是，所述建立文本类型的特征模型按照服务特征、功能特征、操作特征、表示特征的层次顺序，由上到下依次获取能力特征；按NFR目标、NFR水平、实施及关系、环境状况的层次顺序，由上到下依次获取质量特征。

将通过建模方法获得的特征图转换为UML类图或UML用例图的方法，包括以下步骤：

（1）将所述特征图转换为UML类图：

a.将所述服务层的特征转换为抽象类，其中抽象类描述了其子类所共享的属性和操作，由子类实现具体的操作体现了类的抽象性；

b.将所述功能层的特征转换为具体类，其中功能特征描述的是应用系统应该具备的基本功能，类封装了一组具有共有状态和行为的对象集；

c.将所述操作层的特征转换为类的操作，其中操作特征描述的是应用系统的功能涉及的相关操作，类的操作指对同一个对象所能够做的事情的抽象；

d.所述表示层的特征转换为类的属性，表示特征描述的是应用系统的操作涉及的相关信息，类的属性表示了类本身具有的特性，这些特性为类的所有对象所共有；

e.将所述服务层和所述功能层的组成关系转换为类间的聚合关系，服务特征由功能特征组成，组成关系描述了上下层父子特征间的关系，标识了整体和部分的关系，即上层父特征由下层子特征聚合成，类的聚合关系常被用来表示整体和局部之间存在的包含关系；

f.特征间的依赖关系转换为类间的依赖关系；

（2）将所述特征图转换为UML用例图：

a.将所述服务层和所述功能层的特征转换为用例；

b.将所述服务层和所述功能层的组成关系转换为用例间的包含关系；

c.特征主体转换为活动者，其中所述活动者是指直接与系统中的用例发生交互作用的外部对象。

本发明有益效果在于：

1、避免了现有技术中特征模型所出现的歧义问题；

2、满足了用户在建立特征模型时所需要的更加详细的功能特征；

3、实现了质量特征建模。

附图说明

图1为现有技术FODA方法的特征模型图；

图2为现有特征模型的5种情况图。

图3为本发明的特征模型图。

图4为本发明对图2中（3）的改进图。

图5为本发明对图2中（4）（5）的改进图。

图6为本发明简化图2中的5种情况为两种情况图。

图7为本发明提出的基于新特征模型的需求建模流程图。

图8为本发明提出的能力特征和质量特征的需求获取过程图。

图9为本发明提出的基于新特征模型的需求建模及模型转换流程图。

图10为本发明提出的模型转换流程图。

具体实施方式

如图3所示，本发明为一种具备新特征的模型，具体用于需求建模和模型转换的特征模型，所述特征模型包括：

能力特征，所述能力特征包括功能层、操作层、表示层以及服务层，其中服务层位于所述功能层、操作层和表示层之上，所述服务层的服务特征由功能特征组成，用于表示待建系统所具备的抽象功能；

质量特征，所述质量特征包括四个层次结构，分别为NFR目标、NFR水平、实施、关系以及环境状况，其中NFR目标为应用系统所应满足的非功能性需求；NFR水平指单个实施在整个领域内所属的水准，反映了需求工程参与者对所述NFR目标的满意度；实施为待建系统对NFR目标的具体衡量；关系指所述实施之间存在的冲突关系；环境状况为所述实施所依赖的具体环境；

所述能力特征和所述质量特征用于向用户获取文本类型的特征建模；

特征图转换模块，用于将所述文本类型的特征建模转换成特征图。

作为一种优选的方案，所述服务层中设有特征主体，所述特征主体用于引导需求工程参与者描述待建系统的大概轮廓。

作为一种优选的方案，所述特征模型的上下层结构间设有可选集，用于向用户提供选择特征时的一选零、一选一、多选零、多选一和多选多。

作为一种优选的方案，所述特征模型还包括模型转换模块，所述模块可将所述特征图转换为UML类图和UML用例图。

如图4～6所示，本发明的特征模型建立过程中只保留“必选”和“可选”而去掉“多选一”标识以解决特征模型中存在的歧义问题，所述可选集是指在上层父特征和下层子特征之间标明子特征可选择的个数，它只能用来表达可选特征的可选个数。

进一步地说，具体改进步骤和规则如下：

第一步，去掉多选一特征的标识；

第二步，如果特征是可选性质，就保持可选特征的标识不变；如果特征是必选性质，就将强制特征的标识改为可选特征的标识；

第三步，在上层特征与下层特征之间添加一个可选集，然后在可选集里标明m..n（0<=m<=n），最后连线父特征与可选集、可选集与可选特征。m..n表示在上层父特征下，可以任选m到n个下层子特征。

通过上述改进后的特征模型只有2种情况：1、强制特征；2、添加了可选集的可选特征。

如图7、图8所示，利用具备新特征的模型建模方法，包括以下步骤：

（1）用户选取领域内一组具有代表性的系统；

（2）填写特征表格，得到文本类型的特征建模；

（3）将获得的文本类型的特征建模转化为直观的特征图。

需要说明的是，所述建立文本类型的特征模型按照服务特征、功能特征、操作特征、表示特征的层次顺序，由上到下依次获取能力特征；按NFR目标、NFR水平、实施及关系、环境状况的层次顺序，由上到下依次获取质量特征。

如图9、图10所示，将通过建模方法获得的特征图转换为UML类图或UML用例图的方法，包括以下步骤：

（1）将所述特征图转换为UML类图：

a.将所述服务层的特征转换为抽象类，其中抽象类描述了其子类所共享的属性和操作，由子类实现具体的操作体现了类的抽象性；

b.将所述功能层的特征转换为具体类，其中功能特征描述的是应用系统应该具备的基本功能，类封装了一组具有共有状态和行为的对象集；

c.将所述操作层的特征转换为类的操作，其中操作特征描述的是应用系统的功能涉及的相关操作，类的操作指对同一个对象所能够做的事情的抽象；

d.所述表示层的特征转换为类的属性，表示特征描述的是应用系统的操作涉及的相关信息，类的属性表示了类本身具有的特性，这些特性为类的所有对象所共有；

e.将所述服务层和所述功能层的组成关系转换为类间的聚合关系，服务特征由功能特征组成，组成关系描述了上下层父子特征间的关系，标识了整体和部分的关系，即上层父特征由下层子特征聚合成，类的聚合关系常被用来表示整体和局部之间存在的包含关系；

f.特征间的依赖关系转换为类间的依赖关系；

（2）将所述特征图转换为UML用例图：

a.将所述服务层和所述功能层的特征转换为用例；

b.将所述服务层和所述功能层的组成关系转换为用例间的包含关系；

c.特征主体转换为活动者，其中所述活动者是指直接与系统中的用例发生交互作用的外部对象。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种使用新特征建模的系统，具有用于建模的特征模型，其特征在于，所述特征模型包括：

能力特征，所述能力特征包括功能层、操作层、表示层以及服务层，其中服务层位于所述功能层、操作层和表示层之上，所述服务层的服务特征由功能特征组成，用于表示待建系统所具备的抽象功能；所述功能层描述待建系统应该具备的基本功能，即待建系统能做什么；所述操作层描述待建系统的功能涉及的相关操作，即待建系统的操作行为如何；所述表示层描述待建系统的操作行为涉及的相关信息，即待建系统操作的内容或对象；

质量特征，所述质量特征包括四个层次结构，分别为NFR目标、NFR水平、实施与关系以及环境状况，其中NFR目标为应用系统所应满足的非功能性需求；NFR水平指单个实施在整个领域内所属的水准，反映了需求工程参与者对所述NFR目标的满意度；实施为待建系统对NFR目标的具体衡量；关系指所述实施之间存在的冲突关系；环境状况为所述实施所依赖的具体环境；

所述能力特征和所述质量特征用于向用户获取文本类型的特征建模；

特征图转换模块，用于将所述文本类型的特征建模转换成特征图。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务层中设有特征主体，所述特征主体用于引导需求工程参与者描述待建系统的大概轮廓。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述特征模型的能力特征和质量特征结构间设有可选集，用于向用户提供选择特征时的一选零、一选一、多选零、多选一和多选多。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述特征模型还包括模型转换模块，所述模型转换模块可将所述特征图转换为UML类图和UML用例图。

5.利用权利要求1所述的系统的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用户选取领域内一组具有代表性的系统；

(2)填写特征表格，得到文本类型的特征建模；

(3)将获得的文本类型的特征建模转化为直观的特征图。

6.根据权利要求5所述的建模方法，其特征在于，得到文本类型的特征建模按照服务特征、功能特征、操作特征、表示特征的层次顺序，由上到下依次获取能力特征；按NFR目标、NFR水平、实施与关系、环境状况的层次顺序，由上到下依次获取质量特征；

功能层的功能特征描述了待建系统应该具备的基本功能，即待建系统能做什么；操作层的操作特征描述了待建系统的功能涉及的相关操作，即待建系统的操作行为如何；表示层的表示特征描述了待建系统的操作行为涉及的相关信息，即待建系统操作的内容或对象。

7.一种转换根据权利要求5所获得的特征图的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将所述特征图转换为UML类图：

a.将所述服务层的特征转换为抽象类，其中抽象类描述了其子类所共享的属性和操作，由子类实现具体的操作体现了类的抽象性；

b.将所述功能层的特征转换为具体类，其中功能特征描述的是应用系统应该具备的基本功能，类封装了一组具有共有状态和行为的对象集；

c.将所述操作层的特征转换为类的操作，其中操作特征描述的是应用系统的功能涉及的相关操作，类的操作指对同一个对象所能够做的事情的抽象；

d.所述表示层的特征转换为类的属性，表示特征描述的是应用系统的操作涉及的相关信息，类的属性表示了类本身具有的特性，这些特性为类的所有对象所共有；

e.将所述服务层和所述功能层的组成关系转换为类间的聚合关系，服务特征由功能特征组成，组成关系描述了上下层父子特征间的关系，标识了整体和部分的关系，即上层父特征由下层子特征聚合成，类的聚合关系常被用来表示整体和局部之间存在的包含关系；

f.特征间的依赖关系转换为类间的依赖关系；

(2)将所述特征图转换为UML用例图：

a.将所述服务层和所述功能层的特征转换为用例；

b.将所述服务层和所述功能层的组成关系转换为用例间的包含关系；

c.特征主体转换为活动者，其中所述活动者是指直接与系统中的用例发生交互作用的外部对象。